硅通孔三维叠层芯片封装具有封装体积小，互连线短，封装密度高，寄生电容和电感低，信号延迟小，高速和高频特性高，功耗低，系统可靠性和稳定性高等优点。但要在一个厚度很薄的空间里堆叠多层芯片，封装体的温度会很高，不仅会使芯片的性能受到影响，而且有可能会使芯片失效。所以研究硅通孔三维叠层芯片封装的散热特性具有重要的意义。本文的主要研究内容及结论如下：　　（1）为了分析比较硅通与倒装、引线键合、倒装与引线键合技术结合的互连方式的封装结构的散热特性。用ANSYS软件建立了这四种互连方式的仿真模型并进行了热仿真分析，得到最大温度分别为T 硅=73.9824℃、T 倒=74.9961℃、T 引=84.2503℃、T 混=77.194℃，其中，硅通孔的最大温度最低说明硅通孔的散热效果比其他三种更好。接着，计算得到了这四种互连方式的热阻，分别为R硅=1.1548℃/W、R倒=2.7496℃/W、R引=21.4378℃/W、R混=13.264℃/W。其中，硅通孔的热阻最小，也说明了它的散热效果最好。　　（2）用ANSYS对填充层具有不同的导热系数的硅通孔三维叠层芯片封装进行热仿真分析，发现当其导热系数在0~10W/m·k之间时导热系数减小，热阻 ajR max, 递增明显；导热系数大于10 W/m·k时 ajR max, 值基本不变。对多热源与单热源的芯片功率分布进行热仿真分析的结果表明：单热源的最大温度与芯片功率分布基本无关，封装结构最大温度处于73.8453~73.9601℃之间。而多热源明显不一样，最大温度在70.0858～77.8778℃之间。说明对于多热源情况，最大芯片功率应该放在离散热源更近的位置最好。对硅通孔的间距和排数、芯片厚度进行热仿真分析表明：随着硅通孔间距的不断增大，封装结构最大温度随之上升。硅通孔排数越多，封装结构最大温度越小。芯片厚度越薄最大温度就越高；且当芯片厚度小于0.15mm时，最大温度基本保持不变。对圆柱型、正立圆锥台型、倒立圆锥台型、由正立与倒立圆锥台型混合组成的硅通孔三维叠层芯片封装进行热仿真分析得到最大温度为圆T =73.9824℃、T正=69.3719℃、T倒=74.8173℃、T混=70.9655℃。其中正立圆锥台型的最大温度最小，整个封装结构散热效果更好。　　（3）对圆柱型硅通孔三维叠层芯片封装进行热应力仿真，硅通孔间距为0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm的最大热应力分别为54.8MPa、55.9MPa、57MPa、61.3MPa。可知，最大热应力随硅通孔间距不断增大而变大。硅通孔排数为0、1、2、3时，最大热应力分别为59.8MPa、57.6MPa、54.8MPa、50.4MPa。可知，硅通孔排数越多最大热应力越小。芯片厚度取0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.3mm时，最大热应力分别为62.7MPa、54.8MPa、52.6MPa、50.8MPa、47.1MPa。可知，芯片越薄最大热应力就越高。对圆柱型、正立圆锥台型、倒立圆锥台型、由正立与倒立圆锥台型组成的硅通孔三维叠层芯片封装进行热应力仿真分析，得到最大热应力分别为σ圆=54.8MPa、σ正=59.1MPa、σ倒=72.3MPa、σ混=81.1MPa。可知，圆柱型硅通孔的最大热应力最小。对铜、钨、导电胶、多晶硅材料的硅通孔进行ANSYS热应力仿真，其最大热应力分别为σ铜=54.8MPa、σ钨=43.8MPa、σ导电胶=85.4MPa、多晶硅σ=41.6MPa，综合导电性、热匹配性方面考虑，铜金属作为硅通孔的填充物为佳。